特高压交、直流路线激辩：是选择还是共存？

特高压输电被誉为“电力高速公路”。在全球筑“路”的竞逐中，中国已领先半个身位。2009年1月，中国自主研发、设计和建设的1000千伏晋东南-南阳-荆门特高压交流试验示范工程建成并投入商用。这成为迄今为止全球电压等级最高、输送能力最大、技术水平最先进的特高压交流输变电工程。此后数年间，中国在特高压电网领域屡有奖项斩获，自主知识产权的技术也创下先例。

纵览世界电网百年发展史，虽然直流交流之辩存在多时，但电压等级由低至高、联网规模由小到大这一资源配置趋势却从未改变。当能源短缺、气候变化的阴影逐渐成为世界性的难题，发展以特高压交直流电网为骨干网架的坚强智能电网，连通电力高速公路，已是多个大国的选择。其中，中国的印记正在显现。

前传：交、直流之辩

虽然中国成功实施特高压输电赢得了全世界的积极评价，但特高压输电技术的发展，始终与争议相伴。一开始，焦点集中于特高压输电的安全性、性价比以及相关电工装备的国产化能力。此后，争论又集中在特高压交流、直流的优劣之辩。

早在19世纪末，科学界就曾上演过“交、直流之争”。发明家爱迪生、物理学家开尔文极力主张直流输电，威斯汀豪斯和费朗蒂则主张交流输电。最终，交流输电以组网和便捷的升压优势，成为电力系统发展的起点。

一百多年过去，交流电虽然占据着电网发电的主流，但直流电的相对优势仍旧存在。中国工程院院士李国杰受访时表示，大功率电力电子技术的发展与成熟，使得直流输电受到青睐，远距离大功率输送促使直流输电进一步发展。同样电压等级的直流电能还具有输送功率更大、损耗更小的优势。

中国科学院院士、中国电科院研究员周孝信指出，直流输电和交流输电只能互补，不能互相取代。他打了两个比方，直流输电只具有输电功能、不能形成网络，类似于“直达航班”，中间不能落点，定位于超远距离、超大容量“点对点”输电。

直流输电可以减少或避免大量过网潮流，潮流方向和大小均能方便地进行控制，而高压直流输电必须依附于坚强的交流电网才能发挥作用。

与直流输电相比，交流输电则具有输电和构建网络双重功能，类似于“公路交通网”，可以根据电源分布、负荷布点、输送电力、电力交换等实际需要构成电网。中间可以落点，电力的接入、传输和消纳十分灵活，定位于构建坚强的各级输电网络和经济距离下的大容量、远距离输电，广泛应用于电源的送出，为直流输电提供重要支撑。

为此，直流输电与交流输电，从如何抉择，走向了如何共存。中国工程院院士、国网电科院研究院薛禹胜表示，电网的发展不可能单纯依靠直流输电，也不可能单纯依靠交流输电，需要构建交流、直流相互支撑的坚强电网。无论从技术、安全还是经济的角度，构建交直流混合电网，才能充分发挥各自的功能和优势，这已是电网发展的基本共识。

目前，全球大量国家都采用了大范围交直流混合电网技术。随着电压等级从10千伏、110千伏到500千伏、1000千伏，电网规模不断扩大，交直流输电技术在工程上也逐步实现高度融合。

特高压缘何适用于中国

人类发现并运用电力以来，需求始终以几何级数增长。相应地，电网也经历着电压等级由低到高、联网规模由小到大、资源配置能力由弱到强的发展过程。1891年，世界上第一条高压输电线路诞生时，电压为13.8千伏。44年之后，美国建成人类社会第一条275千伏的超高压线路。此后，当时的苏联和美国相继刷新纪录，直到2009年，中国自主知识产权的1000千伏特高压交流工程投运，宣告世界电网进入特高压时代。

具备显著优势的特高压电网技术，为何在中国率先落地？这与中国的能源布局及需求紧密相关。

国家电网公司董事长、党组书记刘振亚在不久前出版的《特高压交直流电网》一书中指出，从中国的能源布局来看，76%的煤炭资源在北部和西北部，80%的水能资源在西南部，90%的陆地风能主要集中在西北、东北和华北北部，太阳能日照超过3000小时地区主要在西藏、青海、宁夏、新疆等西部省区；与此同时，70%以上的能源需求集中在东中部，大型能源基地与东中部地区负荷中心之间的输电距离为1000-3000公里，迫切要求电力实现经济高效的大规模送出和大范围消纳。

“随着煤炭开发的重点逐步西移和北移，西部水电大规模集约化开发利用，电力发展方式正在加快转变，由就地平衡发展模式转变为大电网联网供电模式。”刘振亚表示，“东部地区由于环境压力大、运输成本高、土地资源紧张，已不适宜再大规模建设燃煤电厂，客观上决定了中国能源和电力发展必须走远距离、大规模输电和全国范围优化资源配置的道路。”

而建设特高压电网，就是为了满足大规模、远距离、高效率电力输送，保障能源供应的需要。

“根据我国能源分布与消耗的区域特点，未来能源的流向是北部煤电、西南水电向华北、华中、华东等地区输送。特高压电网的建设有利于能源资源的优化配置，也有利于西部地区将资源优势转化为经济优势。”东南大学电气工程学院院长黄学良说。

在中国西电集团公司副总工程师宓传龙看来，随着国民经济的高速发展和能源电力需求的迅猛增长，特高压交直流电网的发展已由基础技术研究、设备研制、工程示范步入建设实施阶段，特高压电网承担起将西北、东北、蒙西、川西、西藏及境外电力输送至我国东中部地区负荷中心的重要职能，为能源安全提供支撑。

从需求到现实，中国在特高压交直流电网领域快马加鞭。目前，中国已建成“两高两直”特高压工程，并始终保持安全稳定运行，用事实证明了特高压输电的可行性和成熟度。基于特高压技术的跨国、跨洲能源输送和电网互联建设，全球范围内解决能源问题，可能也需要借力特高压电网。据悉，印度、巴西、南非、俄罗斯等国都已在积极发展特高压电网。

特高压改变了什么

相对于此前的电网，特高压电网有哪些改变？

首先是“有电自远方来”。2013年，罕见的持续高温在全国范围内造成了用电高峰。入夏后全国日发电量累计10余次创下新高，其中8月6日全国发电量达174.19亿千瓦时，较2012年夏季最大值增长14.65%。国家电网经营区域华北、华东、华中、西北4个区域电网及21个省级电网用电负荷均创历史新高。

面对如此挑战，虽然局部地区出现了电力缺口，但电力供需仍保持了总体平衡，背后的工程之一，就是特高压电网。在发电量充足的背景下，跨区跨省电网输送能力大幅提升，保障了电力供需的总体平衡。晋东南-南阳-荆门1000千伏特高压交流过程及其扩建工程，四川向家坝-上海±800千伏特高压直流工程，四川锦屏-苏南±800千伏特高压直流工程都承担了重任。国网上海市电力公司相关负责人表示，向家坝-上海工程是至为关键的上海市外来电电源，它的满送对上海电网迎峰度夏意义重大。工程稳定供电上海300万千瓦时，占上海最高负荷的10%

2013年上半年，国家电力市场交易量2489.07亿千瓦时，其中特高压交易电量236.15千瓦时，同比增长127.42%。相应地，电网规模也翻了一番，逐步实现了从薄弱到坚强，从传统到智能的转变。正是有了特高压电网这条“电力高速公路”，跨区跨省的电力输送得以保障，电力“送得出、落得下、用得上”，有电自远方来，一改过去需要区域性拉闸限电的窘迫。

问题是，远方的电如何进入电网？这也与特高压电网的功能有关。

中国工程院院士、中国电科院院长郭剑波如此解读特高压电网：随着特高压交直流输电技术的全面推广应用，电网不仅是传统意义上的电能输送载体，还是功能强大的能源转换、高效配置和互动服务平台。通过这个平台，煤炭、水能、风能、太阳能、核能、生物质能、潮汐能等一次能源能够转换为电能，实现多能互补、协调开发、合理利用；能够连接大型能源基地和负荷中心，实现电力远距离、大规模、高效率输送，在更大范围内优化能源配置；能够与互联网、物联网、智能移动终端等相互融合，满足客户多样化需求，实现安全、高效、清洁的能源发展目标。

特高压的中国实践

按照国家能源规划，加快推进国家综合能源基地建设，通过加大西电东送、北电南送输电规模，在更大范围内配置电力资源，解决电力发展中存在的生态环境日益恶化、能源供应成本持续上涨和煤电运持续紧张的矛盾。这是世界其他国家不曾遇到过的，而解决问题的关键，则是构建“强交强直”的特高压输电网络。

2009年1月，中国自主研发、设计和建设的1000千伏晋东南-南阳-荆门特高压交流试验示范工程建成并投运。2010年7月，向家坝-上海±800千伏特高压直流输电示范工程建成并投运。此后3年间，国家电网公司又建成了两个特高压交流输电工程和两个特高压直流输电工程。

上海交通大学原党委书记、电气工程教授王宗光介绍说，2011年4月，特高压交流试验示范工程获中国工业大奖，并被国际大电网组织誉为“一个伟大的技术成就”。2013年2月，“特高压交流输电技术、成套设备及工程应用”荣获国家科学技术进步奖特等奖，中国拥有完整的自主知识产权，同时也是世界上唯一掌握这项技术的国家。国际电工委员会评价认为，中国建成世界上电压等级最高、输电能力最强的交流输电工程，是“电力工业发展史上的一个重要里程碑”，确立了中国在特高压输电领域的国际领先地位。

历经多年探索，中国特高压电网建树颇丰：建成特高压交流、特高压直流、高海拔、工程力学四个试验基地和大电网仿真、直流成套设计两个研发中心；在特高压交直流输变电、大电网控制保护、智能电网、清洁能源接入等领域取得一批世界级创新成果；建立了特高压与智能电网技术标准体系，已制定企业标准363项、行业标准145项、国家标准66项，编制国际标准19项，中国的特高压交流电压成为国际标准电压。刘振亚表示，以特高压为最高电压等级的电网建设新纪元开启了，在电网科技领域，实现了“中国引领”和“中国创造”，中国完成了从追赶到超越的历史性转变。

特高压应对能源变局

发展清洁能源，已成为全球范围内应对气候变化的共同选择。受能源资源禀赋影响，中国的能源消费仍以煤为主，清洁能源在一次能源消费中所占比重较低。相关研究显示，要实现2020年非化石能源占一次能源消费总量比重达到15%的目标，水电装机容量应达到3-3.5亿千瓦，核电装机容量应达到8000万千瓦左右，风电装机容量应达到1.5亿千瓦左右，太阳能发电装机应达到2000万千瓦左右。

这就倒逼着中国的能源格局发生转变。在刘振亚看来，特高压电网建设的背后，是能源观的转变，“建设以特高压电网为骨干网架的坚强智能电网，是解决能源和电力发展深层次矛盾的治本之策，是满足各类大型能源基地和新能源大规模发展的迫切需要”。他呼吁要有“大能源观”，以全球化视野、可持续理念推动能源结构由高碳转向低碳、能源利用由粗放转向集约、能源配置由局部地区转向全球范围。

从中国现实而言，国内80%的水能资源分布在四川、云南、西藏等西南部地区，风能资源主要集中在华北、西北、东北等“三北”地区和东部沿海，国家规划的甘肃酒泉、新疆哈密、河北、蒙西、蒙东、吉林、江苏沿海等7个千万千瓦级风电基地，有6个位于“三北”地区，适宜规模化集中开发的太阳能发电主要分布在西部和北部的沙漠、戈壁滩等偏远地区。而中国能源需求主要分布在华北、华中和华东等“三华”地区。

中国西部、北部地区的清洁能源基地与中东部负荷中心地区的距离一般为800-3000公里，依靠现有输电技术，很难满足能源资源大规模、远距离输送需求，从而限制清洁能源的规模化发展，成为经济社会可持续发展的一大短板。建设特高压电网，加强区域互联，扩大消纳范围，是促进清洁能源规模化发展、实现中国应对气候变化国际承诺的的重要途径。

根据规划，到2020年，国家电网公司经营区域内的东中部12个受电省市需要从区外受进电力达3.5亿千瓦，风电和太阳能等装机容量将分别达到2亿千瓦和5000万千瓦。相应地，国家电网公司将建成“五纵五横”特高压交流网架和27项特高压直流输电工程，具备4.5亿千瓦电能大范围配置能力，满足输送5.5亿千瓦清洁能源的需求。届时，每年可消纳清洁能源1.7万亿千瓦时，替代原煤7亿吨，减排二氧化碳14亿吨、二氧化硫390万吨。

一张以特高压电网为起点的能源蓝图，正在渐次展开。